风力机主轴振动信号调理系统的设计.pdf

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1、2014矩仪表技术与传感器2014第9期InstrumentTechniqueandSensorNo．9风力机主轴振动信号调理系统的设计王晶晶，谷玉海，王夏伟(北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室，北京，100192)摘要：为了判断风力机是否正常运作，需要监测风力机关键部件的运行状态。主轴是风力机传动链的关键部件，振动信号监测法能准确地发现主轴故障，但通过传感器采集的信号不能直观显示主轴的振动情况。设计一种风力机主轴振动信号调理系统，对传感器采集到的振动信号进行调理，分析调理后的实验数据

2、，最后利用数据采集卡将数据采集到计算机中。从而实现对主轴运行状态的监测。关键词：风力机；主轴；振动信号；信号调理；传感器；采集卡中图分类号：TP825文献标识码：B文章编号：1002—1841(2014)09—0023—02DesignofWindTurbineMainShaftVibrationSignalConditioningSystemWANGJingling，GUYu—hai，WANGXia—wei(KeyLaboratoryofModernMeasurement&ControlTec

3、hnology(BeijingInformationScience&TechnologyUniversity)，MinistryofEducation，BeUing100192，China)Abstract：Theoperationstatusofthekeycomponentsofthewindturbinemustbemonitoredtodeterminewhetherthewindturbineworksnormally．Thespindleisthekeycomponentofwind

4、turbinedrivechain．Thevibrationsignalmonitoringmethodcanaccuratelyidentifythefailuresofthespindle，butthesignalscollectedbythesensorcantdisplaythevibrationofthespindle．Wedesignedawindturbinespindlevibrationsignalconditioningdevicetoconditionthevibratio

5、nsignalscollectedbythesensor．Nextwecarriedontheexperimentandanalyzedtheexperimentaldata．Finallyweusedsynchronousacquisitioncardtocollectthedataincomputer，SOastorealizethemonitoringoftherunningstateofmainspindle．Keywords：windturbine；mainshaft；vibratio

6、nsignal；signalconditioning；Sensor；acquisitioncard0引言路，ICP加速度传感器，信号调理电路，USB数据采集卡，计算风电机组首先通过风轮将风能转化成机械能，然后通过主轴、机。首先给加速度传感器提供4mA的恒流电流，然后将加速齿轮箱等传动系统和发电机将机械能转化为电能，从而实现风力度传感器采集到的振动信号通过信号调理电路进行滤波放大，发电。主轴在风电机组的机械传动链中传递着动力和各种负荷，最后将处理后的信号通过数据采集卡采集到计算机中。在高速、高加速

7、度和大载荷等工况下，振动冲击等因素常常会对风振动信号采集系统的调理电路包括4个部分，如图1所电机组的主轴产生重大影响，并且容易导致轴承等部件发生故障，示：恒流源电路设计；二阶有源带通滤波电路设计；放大电路设造成风力机的意外停机、寿命缩短甚至报废，主轴的运行状态影响计；状态指示电路设计J。整个机组的性能。目前，国内的风电行业对主轴的参数监测基本只是对静态参数的测定，监测的方法也较原始，缺乏对主轴整体性能的评估，主轴的监测技术远远落后于国外同行业的水平，这是制约主轴发展的重要原因。加速度、速度和位移

8、是3种常用的机械故障诊断和状态监测图1调理电路设计流程图的参数，知道其中1个参量便可以通过积分或者微分求出其他两1．1恒流源电路设计个参量。在这3个参量中，通常选用加速度传感器来获得加速度此振动信号采集系统中用的是4mA的恒流源，选用的芯片是LM234j，电路如图2所示。信号，进而得出主轴的振动情况，这是因为加速度传感器相对于位流过LM234的总电流ET是流过设置电阻R。和：的电流移和速度传感器来说测量时较方便和经济。因此，对加速度信号和LM234偏置电流，日As的总和，进行积分变换求测点的位移